Die Digitalisierung des Energiesektors ist in vollem Gange und wird den Energiemarkt in den kommenden Jahren grundweg verändern. Die sich daraus ergebenden Chancen sind gewaltig – ebenso, wie die Herausforderungen. Eine zunehmende Anzahl dezentraler Energieerzeugungsanlagen bedeutet beispielsweise, dass wir die Verteilung und Steuerung von Strom neu denken und organisieren müssen. Eine wichtige Rolle dabei werden intelligente Messsysteme wie Smart Meter und M2M Kommunikation spielen.
M2M Kommunikation zur Vernetzung aller Netzteilnehmer
Eine der größten Herausforderungen der Energiewende ist es, dezentral erzeugte Energie – beispielsweise aus Sonne und Wind – dem Bedarf der Verbraucher entsprechend bereitzustellen. Dabei kommt es nicht nur auf Speichermöglichkeiten an, sondern auch auf einen Ausbau von Netzen und die effiziente Bereitstellung und Verteilung von Energie. Und: Intelligente Technologien, die kontinuierlich Daten erheben, analysieren und zwischen allen Netzteilnehmern – vom Erzeuger, Versorger und Netzbetreiber bis zum Verbraucher – austauschen. Geräte, die diese Daten sammeln und austauschen, sind sogenannte Smart Meter.
Sie sind so etwas wie ein digitaler Stromzähler, der z. B. per Mobilfunk aktuelle Verbrauchs- und Messwerte in festgelegten Intervallen automatisiert überträgt. Solche intelligenten Stromzähler sind seit Anfang 2020 Pflicht und werden seitdem schrittweise ausgerollt. Für Endverbraucher bringen Smart Meter mehr Transparenz über ihren Energieverbrauch, Energieerzeugern helfen Sie im Gegenzug dabei, Ein- und Ausspeisung in Einklang zu bringen. Mit digitalen Messtechniken erhöht sich die Qualität von Daten und Abrechnungen deutlich. Zusätzlich stehen die Verbrauchswerte nicht nur einmal im Jahr, sondern tagesaktuell zur Verfügung. Das hilft beispielsweise bei einem Mieterwechsel, während Stromerzeuger ihre Bedarfsplanungen am tatsächlichen Verbrauch bemessen können. Mit in den Bereich der intelligenten Ablesesysteme zählen neben den Smart Meter auch per Funk auslesbare Rauchwarnmelder. Statt diese vor Ort zu prüfen können diese aus der Ferne gewartet werden und per Funk eigenständig und automatisch Status-Updates versenden.
Smart Meter: Intelligente Messsysteme im Internet der Dinge
Sie übertragen Daten an Messstellenbetreiber, Netzbetreiber oder Stromversorger: Smart Meter, kleine intelligente Messsysteme. Ein solches intelligentes Messsystem besteht für gewöhnlich aus zwei Teilen: einer digitalen Messeinrichtung und einem Kommunikationssystem, auch Smart Meter Gateway genannt. Über dieses Gateway erfolgt die mobile Datenübertragung, meist per Mobilfunk und im LTE-Standard.
Aus diesem Grund befindet sich in der Kommunikationseinheit meist auch eine SIM-Karte. Anders als beim Smartphone handelt es sich dabei jedoch um eine M2M-SIM-Karte, die speziell auf die Datenübertragung von einem Gerät zu einem System (Machine-to-Machine, M2M) ausgelegt ist.
Datenübertragung per Mobilfunk: M2M-SIM-Karten für Smart Meter
Mobilfunk ist eine weit verbreitete Möglichkeit, die gesammelten Daten von einem Smart Meter zu übertragen. Für Smart Meter hat Mobilfunk den Vorteil, dass die Technologie und Infrastruktur nahezu flächendeckend verfügbar ist. Moderne Funkstandards wie NB-IoT und LTE-M ermöglichen außerdem, dass auch in großen Gebäuden mit vielen Parteien alle Verbrauchsdaten störungsfrei übermittelt werden können. Die Daten vom Smart Meter werden automatisch verschlüsselt über Funk an eine Datenbank übertragen und dort gesammelt.
Zugang zum Mobilfunknetz erhalten Smart Meter mit M2M SIM-Karten, beispielsweise von wherever SIM. Die SIM Karten können die Netze unterschiedlicher Netzbetreiber nutzen und dadurch deutschlandweit und über die Landesgrenzen hinaus die beste Netzabdeckung an einem Standort garantieren. M2M-SIM-Karten für Smart Meter müssen aufgrund der Größe der digitalen Messgeräte sehr klein sein. Wir bieten unsere SIM-Karten in allen gängigen Formaten an – Mini, Micro, Nano als auch Embedded SIM.
Die Embedded SIM wird im Gegensatz zu den anderen Formaten nicht in ein IoT-Gerät eingelegt, sondern stattdessen fest mit diesem verbaut. Dadurch wird noch weniger Platz für das Modul benötigt, was gerade bei kleinen Geräten wie Smart Metern hilft.
Low-Power Wide-Area (LPWA): NB-IoT und LTE-M für Smart Metering
LPWA-Netze (Low-Power Wide-Area) sind insbesondere für solche IoT-Anwendungsfälle die perfekte Wahl, bei denen es auf den Energieverbrauch, die Gebäudedurchdringung, die Batterielebensdauer und vor allem die Kosten ankommt. In diesen Fällen kommt neben Narrowband-IoT (NB-IoT) auch die Mobilfunktechnologie LTE for Machine Type Communication (LTE-M) in Frage.
Sowohl NB-IoT als auch LTE-M sind auf bestehenden Mobilfunknetzen basierende Funkstandards, die Endgeräte im Internet der Dinge vernetzen. Diese neuen Funktechnologie sind ideal für IoT-Anwendungen, die nur ab und an kleinere Datenmengen übertragen müssen. Sie punkten mit einem sehr niedrigem Energiebedarf sowie einer hohen Gebäudedurchdringung. Damit ist gemeint, dass sie aufgrund der großen Reichweite auch in (unterirdischen) Kellern, Garagen, Parkhäusern oder anderen Gebäuden mit vielen Hindernissen für Funkwellen, eine gute Verbindung ermöglichen. Insbesondere digitale Zähler werden häufig in Kellerräumen oder in abgeschirmten Räumlichkeiten installiert, wodurch “normaler” Mobilfunk gestört werden kann.
Da die Datenmengen für Smart Meter in der Regel sehr niedrig sind, können die Funkmodule sich auf die notwendigsten Funktionen beschränken. Das spart Strom und steigert die Batterielebensdauer. Dadurch wird NB-IoT auch für IoT-Projekte interessant, in denen eine Vernetzung früher zu aufwendig und zu teuer war. Entsprechende M2M Tarife und SIM-Karten mit LTE-M und NB-IoT-Abdeckung finden Sie bei wherever SIM.
Laura Gaber, M.Sc., ist die dienstälteste unserer zwei Marketing-Lauras. Die Kölnerin hat mehrere Jahre als Kommunikations-Allrounderin auf EU-Ebene für die Erneuerbare Energien-Branche gearbeitet. 2016 trieb die Neugier Laura weiter – direkt in den Norden und unsere Arme. Seitdem beschäftigt sie sich Tag für Tag mit den neuesten Entwicklungen rund um Digitalisierung, M2M-Kommunikation und das IoT.
